بخشی از مقاله
چکیده
هیدرولیک جریان تک فازي و چندفازي در لولههاي کامپوزیتی از دیدگاه تعیین پارامترهاي طراحی جریان بررسی شد. بدین منظور رژیمهاي جریانی چند فازي در خطوط لوله و پارامترهاي اصلی مشتمل بر افت فشار و حداکثر سرعت جریان سیال بررسی و با استانداردها و مراجع مختلف مقایسه شده است. در این راستا روابط و الگوهاي مختلف دستهبندي و همچنین مدلسازي ترمودینامیکی و شبیهسازي فرآیندي جریان سیال با استفاده از نرمافزارهاي PVTsim و Pipesim در خط لوله 8 اینچ و تحت شرایط عملیاتی مختلف انجام شده است. نتایج بیانگر افت فشار کمتر سیال در لوله کامپوزیتی نسبت به لوله هاي فلزي - بسته به سیال و نوع جریان از 5 تا 50 درصد - و همچنین حداکثر سرعت مجاز بیشتر نسبت به لولههاي فلزي است.
١- مقدمه
طراحی لولههاي کامپوزیتی با توجه به موضوعات هیدرولیکی و شارجریان انجام میشود؛ چون این مسایل از ملاحظات اساسی در طراحی موثر جریان گاز و مایع در سیستم هاي لولهکشی هستند. لولههاي کامپوزیتی به لحاظ هیدرولیکی برتريهاي قابل توجهی نسبت به مواد مرسوم مانند لوله هاي فلزي و بتنی دارند؛ هموار بودن سطح داخلی لوله کامپوزیتی باعث کاهش مقاومت سیال و انرژي لازم براي جریان یافتن سیال در داخل لوله میشود - Mazumdar 2002 - ؛ با این حال الگوي مدونی در داخل کشور جهت طراحی این لوله ها وجود ندارد.
-2 روش محاسبات
جهت مدلسازي ترمودینامیکی سیال از نرمافزار - Calsep 2011 - PVTsim نسخهي 20 و جهت انجام محاسبات فرآیندي از نرمافزار - Schlumberger 2008 - PipeSim نسخه 2008.1 استفاده شده است.
-1-2 جزئیات مدلسازي ترمودینامیکی
ترکیب نفت در جدول 1 آورده شده است، این ترکیب داراي دو برش سنگین C7+ است که مشخصات این دو برش مشتمل بر وزن مولکولی و وزن مخصوص در جدول 2 آورده شده است.
جدول-1 ترکیب درصد نفت مورد استفاده در شبیه سازي
جدول-2مشخصات برشهاي C7+
جهت بررسی رفتار فازي سیال از معادله حالت پنگ- رابینسون - PR - و براي ویسکوزیته از مدل CSP استفاده شده است. از آنجاییکه تمامی خصوصیات C7+ موجود نمیباشد و بدست آوردن در آزمایشگاه نیز مستلزم صرف هزینه گزاف میباشد لذا با استفاده از دو خصوصیت MW و دانسیته مشخصهسازي براي هر دو جزء سنگین انجام پذیرفت. دماي سیال در خط برابر 65 درجه سانتیگراد و فشار در ابتداي خط 300 psig است.
-2-2 جزئیات شبیهسازي فرآیندي
-1-2-2 مدلها
• رابطه جریان چند فازي افقی: - Brill 1988 - Beggs & Brill Revised
• رابطه جریان تک فازي: - GPSA 1998 - Moody
-2-2-2 لولهي کامپوزیتی
• طول لوله: 10 کیلومتر
• جنس لوله: GRE
• سایز لوله: 8 اینچ با قطر داخلی 208/8 و ضخامت 9/3 میلیمتر
-3 اصول محاسبات هیدرولیک
-1-3 محاسبات جریان تک فاز
روشهاي مختلفی جهت محاسبه افت فشار در لولههاي کامپوزیتی بکار میرود. روشهاي متداول در جریانهاي تک فازي شامل معادله Hazen Williams, Darcy-Weisbach و Manning میباشد. براي اغلب لولهها میزان اتلاف فشار ناشی از زبري از معادله دارسی-ویسباخ بدست میآید. بر اساس استاندارد شرکت ملی نفت ایران - IPS 2010 - جهت محاسبه افت فشار در جریان با سیال آب معادله Hazen Williams بسیار دقیق بوده و بایستی از این معادله استفاده گردد. معیار طراحی جهت افت فشار مشابه با خطوط لوله فلزي میباشد. . - ISO 2000; ISO 2002 -
-1-1-3 معیار حداکثر سرعت سیال در لوله
براي جریان تک فازمعمولاً از فرمولهاي ذیل استفاده می شود - AWWA 1996 - ، اگر سیال خورنده یا ساینده باشد حداکثر سرعت سیال نصف حالت سیال عادي میباشد.
